集成一体化舵机技术研究综述

集成一体化舵机技术对提高潜艇的操纵性和隐身性具有重要意义.在介绍集成一体化舵机的技术路线及工作原理的基础上,重点阐述国内外集成一体化舵机技术的发展历程及研究现状,分析讨论采用机电作动器(EMA)和电液作动器(EHA)发展潜艇用集成一体化舵机的各自技术优势及现实可行性,并指出有待继续重点突破的关键技术.     

机电作动器(EMA)驱动转鳍机构的研究

减摇鳍是人为减小船舶在海浪中横摇最通用、最有效的方法,现今减摇鳍转鳍驱动机构绝大部分利用的是电液伺服作动系统。与电液伺服作动系统,甚至与电动静液作动器(EHA)相比,机电作动器(EMA)具有结构简单、可靠性强和效率高等诸多优势。以现有GJB2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

潜艇舷外机电作动系统研究

潜艇机电作动系统用于电缆绞盘驱动、浮标布放与回收等,与传统液压系统相比,机电作动系统具有所占空间小、重量轻、节能等特点。本文结合阿特拉斯电子英国分公司开发潜艇舷外机电作动系统的情况,探讨使用核潜艇(三相交流电)和常规潜艇(电池直流电)上不同类型电源的机电作动系统的优缺点。在提高控制能力、功率与重量/空间比、建立冗余等多个方面,比较预制电机、无刷直流电机和同步交流电机的各自特点。在机电作动系统的设计过程中,还要考虑环境及集成因素的影响。     

筒形大力值惯性式电磁作动器优化及性能分析

作动器是主动控制的重要动力部件,用于船舶推进轴系主动控制的作动器对低频范围的输出力值有较高要求。本文以电磁作动器为研究对象,建立动力学模型,利用Ansoft Maxwell对该电磁作动器进行磁路优化分析,确定该电磁作动器具有最优磁路尺寸。通过电磁作动器仿真计算得到的电磁力大小与实际测试出的电磁力大小基本相等,证实该电磁作动器建模仿真方法的正确性。得到电磁作动器的最佳频率输出范围,说明电磁作动器具有低频大力值输出的特点。该作动器的优化方法及性能分析为船舶推进轴系等结构的低频大力值主动控制提供了理论及技术支撑。     

超磁致伸缩作动器的磁路设计与仿真分析

从超磁致伸缩作动器(GMA)的结构和基本原理入手,通过对偏置磁场和GMM棒的设计,完成GMA的磁路设计。通过Ansys仿真,重点研究作动器外壳材料对磁路的影响以及磁轭材料的磁导率对磁场均匀度的影响。仿真分析结果表明:当采用圆筒形永磁铁来提供偏置磁场时,外壳材料只能选择非导磁材料;增加磁轭材料的相对磁导率,能够增大作动器的磁场强度,提高驱动磁场的均匀度。     

基于非对称液压缸的闭式电液作动器性能研究

非对称液压缸工作时具有占用空间小、出力大、可靠性高等优点,约80%的液压系统均使用非对称液压缸。由于非对称液压缸两侧的有效作用面积不等,两腔进出口流量不相等,导致负载方向发生变化时,作动器会出现速度和压力振荡,严重影响电液作动器的可靠性与稳定性等技术指标。首先,在对非对称式电液作动器产生速度和压力振荡的原因进行理论分析的基础上,开展对基于非对称液压缸的闭式电液作动器液压系统架构研究,提出新的系统架构,对作动器的四象限工作特性以及稳定性进行分析。最后,在AMEsim平台上搭建作动器模型,分析作动器在负载换向时的动态特性及稳定性。结果表明,本文提出的作动器模型具有良好的稳定性,对推进非对称式电液作动器的广泛应用具有重要意义。     

四转子机械作动器主动消振法

利用机械作动器进行主动消振是船舶振动控制领域的一项新技术．文章首先介绍了一种新型机械作动器-四转子机械作动器的工作原理;然后从主动消振理论出发,结合机械作动器的实际需要,提出了一种机械作动器最优相位和偏心距的解析计算方法-调相解析法．配合机械作动器的使用,可以使主动消振系统获得较好的消振效果．     

电动消振作动器模糊控制设计研究

研究了一种新型的作动器,主要用来解决由发动机所引起的船舶甲板的振动问题,通过机械机构及控制系统来实现激振频率及振幅的在线跟踪调节,控制系统可自动识别相角差及振动幅值并自动进行调节,模糊控制器可显著地减小船舶的振动,作动器与激振器相角差控制方面首次提出了优化模糊控制算法,与传统模糊控制算法比较,模糊控制规则可根据实际测试结果进行确定,然后由程序进行分段线性优化,提高了相位角差调整的精度,实验结果表明,该作动器具有良好的特性,对于抵消来自振源的振动具有很好的效果.     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

潜艇舷外机电作动系统研究

潜艇机电作动系统用于电缆绞盘驱动、浮标布放与回收等,与传统液压系统相比,机电作动系统具有所占空间小、重量轻、节能等特点。本文结合阿特拉斯电子英国分公司开发潜艇舷外机电作动系统的情况,探讨使用核潜艇（三相交流电）和常规潜艇（电池直流电）上不同类型电源的机电作动系统的优缺点。在提高控制能力、功率与重量/空间比、建立冗余等多个方面,比较预制电机、无刷直流电机和同步交流电机的各自特点。在机电作动系统的设计过程中,还要考虑环境及集成因素的影响。